Les matières et traitements des produits de quincaillerie

L’acier et un alliage métallique de fer et de carbone. Le taux de carbone doit être compris entre 0,02 % et 2 %. Plus il y a de carbone, plus l’acier obtenu est dur. En deçà de 0,008 % de carbone, on parle de fer, au-delà de 2,1 % de carbone, on parle de fonte.
L’acier est difficile à mouler, pour des pièces nécessitant des moulures on utilise donc la fonte.
La masse volumique de l’acier est importante. Pour obtenir des pièces plus légères, on lui préfère l’aluminium, le titane ou les composites mais ils sont plus coûteux.
Les aciers sont majoritairement recyclables (ferrailleurs).

Leur inconvénient principal est qu’ils sont peu résistants à la corrosion. Mais on peut améliorer leurs propriétés en leur ajoutant d’autres éléments métalliques ou en traitant  simplement leur surface ou bien en les traitant à cœur par des trempes ou par cémentations.
Pour les protéger on peut également les peindre, oxyder leur surface par brunissage, les recouvrir de zinc, les galvaniser à chaud ou encore leur appliquer plus de 10,5 % de chrome pour obtenir de l 'acier inoxydable.
En ajoutant du manganèse, on obtient des aciers qui résistent bien à l’usure. Les aciers avec du tungstène, plus durs, sont principalement utilisés pour fabriquer des outils. L’ajout de ces métaux donne de bons résultats mais majore le prix de revient de ces aciers spéciaux, si bien qu’on cherche à réduire l’emploi de ces adjuvants tout en conservant leurs propriétés.

L’acier est très employé sous diverses formes dans la construction. En effet, on le retrouve dans les poutrelles, les charpentes métalliques, les câbles, les pieux, comme armature du béton, dans les tôles, les panneaux de couverture, les bardages, les tuyaux, les radiateurs, la robinetterie, la quincaillerie, la serrurerie, le matériel de chantier, l’outillage, etc.
La diversité de son emploi l’oblige à faire l’objet de nombreuses normes très variées correspondant à ses propriétés particulières que l’on exploite pour un usage bien précis.

L’acier inoxydable est communément appelé inox.
C’est un alliage de fer, de carbone (moins de 1,2 %) et de chrome (plus de 10,5 %).
Une couche protectrice d’oxyde de chrome, appelée couche passive, se forme et rend l’acier inoxydable.
En lui ajoutant des éléments comme le nickel, le molybdène ou le titane, le vanadium ou le tungstène, on peut améliorer les propriétés de l’inox.
L’acier inoxydable est entièrement recyclable.

Il existe différentes qualités d’inox dont les principales sont :

L’inox AISI 304 aussi appelé inox alimentaire avec lequel on fait, par exemple, des couverts, des garde-corps intérieurs.
L’inox AISI 316 aussi appelé inox marin ou chirurgical que l’on utilise pour fabriquer des cuves et tuyaux dans l’industrie chimique, pharmaceutique, pétrolière et agro-alimentaire ou encore dans le mobilier urbain. La version 316 L avec moins de carbone permet d’augmenter la résistance lors de la soudure MIG ou TIG.
L’inox AISI 430 que l’on retrouve dans l’électroménager, les éviers.
L’inox AISI 409 avec du titane pour fabriquer des pots d'échappement, des fourneaux.
 

Le cuivre n’est altéré que superficiellement au contact de l’air et se couvre d’une couche protectrice d’oxyde ou vert-de-gris. Sa ductilité (étirabilité) permet de le travailler plastiquement en feuilles très minces. Il possède une très bonne conductibilité thermique et une conductibilité électrique très élevée (la meilleure après celle de l’argent). On le retrouve donc dans les appareils électriques. Il est très utilisé dans le bâtiment en tuyauterie pour sa bonne inertie au contact de l’eau et sa malléabilité qui permet de le couder. On le trouve également sous forme d’alliage ou en feuille de couverture en quincaillerie et serrurerie. Il est employé pour sa bonne conductivité thermique dans les chaudières et les échangeurs. Le cuivre est un métal cher dont le prix est fluctuant, il est souvent utilisé en alliage avec de l’aluminium, du fer, du nickel, de l’étain, du bronze, du zinc ou du laiton. 

On distingue le cuivre écroui (cuivre clair) étiré donc moins malléable, utilisé pour les canalisations rectilignes et le cuivre recuit (cuivre rouge) chauffé puis refroidi plus malléable employé pour des tuyaux au parcours sinueux. 

C’est un alliage de cuivre majoritairement et d’étain. On peut également lui ajouter du phosphore pour améliorer ses propriétés mécaniques, du zinc pour plus de coulabilité, du plomb pour plus de résistance aux frottements ou du béryllium pour lui donner plus de dureté. 

Ses principales caractéristiques sont sa résistance à l’usure et sa conductibilité. Après avoir été très utilisé à la coulée de statues et de cloches, le bronze sert aujourd’hui davantage à la fabrication de ressorts, de coussinets, de pattes à scellement ou comme matériau de frottement pour la fabrication de composants dans les industries mécaniques et électriques.

Le laiton est un alliage non ferreux, composé de cuivre et de zinc (15 à 45 %).
Pour plus d’usinabilité, on peut lui ajouter du plomb et pour améliorer ses propriétés mécaniques, de l’étain ou du magnésium. On peut également lui ajouter du nickel ou du chrome.

Le laiton est facilement malléable. Il est ductile (étirable), facile à usiner, à mouler, à emboutir à chaud ou à froid. Il se corrode et se couvre d’une couche de vert de gris. Pour éviter ce vert de gris, il faut donc l’entretenir.

Malgré sa fragilité, il est très utilisé en horlogerie, en décoration, en ferronnerie d’art, dans l’industrie de pointe, dans les instruments de musique, la robinetterie, les serrures et les cylindres. C’est également un très bon conducteur électrique.

L’aluminium est le métal le plus abondant de l’écorce terrestre, son prix est bas.
Sa surface s’auto-passive par oxydation. Une fine couche d’alumine le recouvre et le rend imperméable, il est ainsi protégé de la corrosion. Il est idéal pour la fabrication de tous les objets destinés à être mis en contact avec des produits alimentaires (emballages métalliques, casseroles, papier aluminium).

Sa principale caractéristique est sa légèreté. Sa bonne conductibilité en fait un concurrent du cuivre dans les applications électriques, bien qu’on l’utilise plus souvent pour les conducteurs que pour les contacts. Il est ductile (étirable). Sa malléabilité et sa coloration durable font qu’il est très utilisé dans l’industrie de la construction, des transports et également dans des secteurs de pointe comme l’aéronautique. Il est peu oxydable à l’air mais est incompatible avec tous les corps alcalins.

Il peut être travaillé par laminage, filage, étirage, emboutissage, estampage, forgeage et être soudé, collé riveté, vissé ou cloué. On peut le protéger par divers traitements, notamment par anodisation (traitement électrolytique qui forme une couche superficielle d’alumine), par prélaquage, par vernissage, etc.

L’aluminium a de nombreuses applications, on en fait des joints, des profilés d’huisserie, des tôles, des bardages, des charpentes métalliques, des articles de décoration, etc.
Il fait l’objet de diverses normes en fonction de ses différents emplois, notamment quant à son usage en menuiserie.

C’est un alliage de cuivre et d’aluminium. Pour améliorer ses propriétés on lui ajoute du nickel, du fer ou du manganèse.
 

Le cupro-aluminium ou bronze-aluminium a une résistance élevée à la corrosion, à l’usure, à l’eau de mer, aux acides, fluides et liquides utilisés dans l’industrie.
On le retrouve dans l’équipement marin, les pompes, les vannes.
Il a de très bonnes propriétés de coulée et de soudure.

C’est un alliage avec principalement du zinc, de l’aluminium, du magnésium et du cuivre.
La coulée sous pression du zamak permet d’obtenir des pièces complexes et précises.
Cet alliage a une bonne résistance à la corrosion grâce au zinc qu’il contient.
Dans l’industrie, c’est une solution compétitive et économique.
Il est entièrement recyclable.
On le retrouve dans beaucoup de domaines et d’applications différentes :

• dans l’automobile : les ceintures de sécurité, les freins, l’éclairage, etc.
• en électricité : les armoires et les boîtiers de commande.
• dans l’habillement : les boucles de ceintures et les fermetures éclair.
• dans le bâtiment : les charnières, les serrures, la ventilation, etc.
• dans les jouets : les petites voitures, les vélos, etc.
  dans l’armement : les culasses.

Ses principales qualités sont sa dureté, sa résistance mécanique, aux chocs et à la déformation. Il est aussi employé pour sa conductibilité de la chaleur et de l’électricité et pour absorber et amortir les vibrations.
En intérieur, il s’oxyde et se recouvre d’une fine couche d’oxyde de zinc qui le protège contre la corrosion.
Le zinc dont il est constitué s’utilise dans la galvanisation de l’acier pour le protéger de la corrosion. On le retrouve beaucoup en extérieur sur les toitures, les glissières de sécurité, les pylônes.
Les pièces en zamak peuvent être recouvertes de différentes façons pour améliorer leur résistance aux frottements, à l’abrasion et à la corrosion.

• par la chromatation, la phosphatation, la passivation.
• par le dépôt électrolytique de cuivre, nickel, laiton, chrome, argent, or, etc.
• par des peintures appliquées par électrodéposition (cataphorèse).
• par le dépôt d’oxydes ou de produits carbonés
   

Ce sont deux composants que l’on assemble pour obtenir un matériau avec les propriétés des deux composants.
Les matériaux composites sont très variés. Ils peuvent être obtenus à partir de fibres végétales comme le chanvre ou le lin textile utilisés pour leurs propriétés mécaniques et leurs vertus écologiques. Pour un coût peu élevé, on peut utiliser les fibres de verre.

Pour plus de légèreté et de rigidité, on peut intégrer des fibres de carbone.
Les fibres de verre et de carbone sont souvent associées à des résines (époxyde).
Il existe aussi les fibres obtenues par la pétrochimie, dont le principal défaut est qu’elles sont polluantes. Il s’agit des fibres polyester, très utilisées dans l’industrie textile, des fibres polyamide solides, extensibles, légères et imperméables.
Il y a aussi les fibres polypropylène utilisées pour les pare-chocs, les vêtements jetables, les masques chirurgicaux, les cordages, les tapis synthétiques, les isolants dans les transformateurs. Elles sont utilisées pour leur faible coût de fabrication. Elles sont stérilisables, recyclables, conviennent pour les aliments mais sont fragiles, sensibles aux ultra-violets et difficiles à coller.

On trouve également  les fibres ABS principalement dans l’électroménager, les corps des appareils, les Lego. Elles sont utilisées pour leur tenue aux chocs, leur rigidité, leur légèreté. Elles peuvent être moulées. Elles sont recyclables. Elles jaunissent à une exposition aux UV.

Les pièces sont plongées dans un bain électrolytique qui crée, par oxydation anodique électrique, une couche superficielle protectrice d’alumine. Le dépôt peut être incolore ou teinté. Cette couche protectrice peut être plus ou moins épaisse suivant l’exposition du produit aux milieux agressifs. Elle permet aux pièces en aluminium ou en titane une meilleure résistance à la corrosion, à l’usure et à la chaleur. Les pièces ainsi traitées peuvent supporter des expositions aux brouillards salins, voire plus agressifs.

La cataphorèse est un principe d’application de peinture par un procédé d’électrodéposition. Ce procédé assure un recouvrement uniforme des pièces, dans leur globalité, dans les moindres recoins et aspérités, par une fine couche de peinture. Ce recouvrement protège les pièces de l’action de l'humidité et de la corrosion.
 

Avec ce traitement par cataphorèse, on peut gérer précisément l’épaisseur de la couche de peinture suivant la durée de l’application, de l’intensité et de la tension du champ électrique. Ce procédé évite le gaspillage car les excès de peinture restent dans la cuve de trempe.

Les résines “époxy” sont appliquées avec un pistolet par poudrage électrostatique dans une cabine. Elles durcissent au four sous l’effet de la chaleur. On dit qu’elles sont thermodurcissables. Cette application garantit de recouvrir complètement les pièces métalliques et ainsi de les protéger contre la corrosion. Pour maintenir cette protection, il est nécessaire d’appliquer une nouvelle couche tous les 5 à 10 ans.

Les inconvénients de ce traitement tiennent au fait que la peinture peut partir lors de chocs ou de frottement ce qui rend la pièce vulnérable à la corrosion et que l’époxy a une faible résistance aux UV. 

Pour ses propriétés de résistance mécanique et chimique, la poudre “époxy” est très utilisée dans les secteurs du bâtiment (profilés alu), de l’automobile, ferroviaire et de l’industrie (électroménager, machines agricoles, vannes, tuyaux, citernes, etc.)

C’est une opération qui consiste à recouvrir une pièce de métal d’une pellicule de zinc protectrice. Elle peut être déposée par procédé électrolytique suivi d’une mise en peinture, par immersion dans un bain de zinc à 450°C (galvanisation), par pulvérisation au pistolet ou par épandage de poudre de zinc et chauffage (shérardisation).

Pour obtenir une finition satiné, brillant, à effet miroir, l’inox est poli uniformément. Les pièces ainsi traitées sont plus sensibles aux rayures mais sont, par ailleurs, plus économiques. Pour augmenter la résistance à la corrosion de l’inox, il est nécessaire de le traiter (voir le chapitre sur l’inox).